Дождемся ли ветра перемен?

Ветроэнергетика могла бы внести значимый вклад в энергобезопасность страны, однако огромный российский ветропотенциал сегодня практически не используется.

Догнать и перегнать

Согласно ежегодному отчету Всемирной ассоциации ветроэнергетики (World Wind Energy Association) за 2011 г. суммарная мощность ветроэлектростанций (ВЭС) в мире достигла 237 016 МВт, причем темпы роста постоянно увеличиваются. Только за последний год глобальная мощность ВЭС приросла на 40 053 МВт. Лидеры в освоении ветроэнергетики — Китай (62 364 МВт установленной мощности), США (46 919 МВт) и Германия (29 075 МВт). Россия в этом списке занимает 62 место (15 МВт). Если говорить об установленной мощности ВЭС в расчете на численность населения, в лидерах окажутся Гваделупа, Дания, Испания.
Крупнейший ветропарк в России (5,1 МВт) создан 10 лет назад в п. Куликово Калининградской обл. Ветряки, честно отработавшие срок на энергетику Дании, были получены в дар согласно межправительственному соглашению между странами. Сегодня это оборудование изношено и нуждается в модернизации. Кроме того, ветропарки построены на Чукотке, в Башкортостане, Калмыкии.
Регулярно в СМИ можно увидеть сообщения о том, что еще в одном регионе скоро появится очередная ветроэлектростанция. Заключаются соответствующие соглашения, ведется проектирование... Якутия, Приморье, Архангельская, Мурманская, Ростовская, Курганская обл. и другие — масса перспективных с точки зрения ветропотенциала регионов ждут создания ВЭС. Вот только сообщения о том, что новый ветропарк выработал свой первый мегаватт, почти не встречаются.
«Ветроэнергетический рынок в России находится в стадии зарождения, но уже сегодня в стране есть более 2 000 МВт ветропарков на различной стадии готовности, — говорит Игорь Брызгунов, президент Российской ассоциации ветроиндустрии (РАВИ). — По осторожному прогнозу, до 5 ГВт могут быть введены до 2015 г. при условии, если в 2012 г. будет утвержден пакет нормативной документации к поправкам к ФЗ-35 о поддержке ВИЭ через т.н. ДПМ — договоры поставки мощности. Глобально же российский ветроэнергетический рынок оценивается экспертным сообществом как один из самых перспективных».
 
Монтаж ветрогенератора «ЭкоРотор» (фото производителя)
 
К старту готовы?
Положение дел в российской ветроэнергетике сегодня напоминает ситуацию на стадионе незадолго перед началом забега: кто-то замер в ожидании, кто-то разминается поблизости. Сигналом к старту послужит принятие на государственном уровне законодательных мер в поддержку ВИЭ. Эксперты уверены, что как только это произойдет, бизнес массово займется ветроэнергетикой. Вот только пока старт не дан, трудно определить реальные силы игроков.
 
С 2007 г. в ФЗ35 «Об электроэнергетике» зафиксировано, что Правительство РФ поддерживает использование возобновляемых источников энергии и предоставляет из федерального бюджета субсидии на технологическое присоединение генерирующих объектов на основе ВИЭ. В 2009-м вышло Распоряжение Правительства №1-р, закрепляющее эти намерения. Поставлена цель увеличить долю ВИЭ в энергобалансе страны до 4,5% к 2020 г. Причем, как пояснил И. Брызгунов, ветроэнергетике в этой доле отводится до 70%.
Однако за принятием закона так и не последовало выхода подзаконных актов, которые бы разъясняли механизм государственного субсидирования, а потому заявленная поддержка пока имеет место только на бумаге. Сколько будет длиться это «пока», никто не знает, но то, что крупнейшие российские частные компании и государственные корпорации вплотную прорабатывают тему строительства ветропарков и производства ветрогенераторов, наверное, можно считать признаком того, что ситуация с нормативно-правовой базой все же сдвинется с мертвой точки.
«Сегодня широко известны намерения Росатома стать не только российским, но и глобальным игроком на этом рынке в качестве производителя оборудования и строителя генерирующих мощностей. Известны также намерения ГК «Ростехнологии» и РусГидро принять активное участие в производстве и девелопменте ветропарков», — говорит И. Брызгунов.
Возобновляемой энергетикой занялась НК ЛУКОЙЛ. Совместным партнерством ЛУКОЙЛ и итальянской компании ERG Renew прорабатываются ветроэнергетические проекты, в частности проекты «сетевых» ветроэлектростанций в Болгарии и Румынии. Компания не скрывает своих намерений прийти и на российский рынок, когда появится административная и экономическая государственная поддержка ВИЭ.
 
Горизонтально-осевой ветрогенератор «ЭкоРотор»
(фото производителя)
 
Отечественные предприятия, выпускающие материалы, востребованные для производства ветрогенераторов, также держат руку на пульсе. Многие из них хотели бы войти в данный сегмент рынка, когда он появится. Как показывает практика европейских стран, после введения мер господдержки ВИЭ обычно происходит массовый приток зарубежных компаний – производителей ветрогенераторов, уже имеющих необходимый опыт и технологии, отработанные у себя на родине.
Но достаточно быстро импорт сменяет локализация производства, что вполне логично — перевозка деталей и узлов ветряков, размеры которых достигают десятков метров, — дело хлопотное и экономически не оправданное. Однако понятно, что локализация зарубежного бизнеса и развитие российского — совершенно разные вещи. Готовы ли отечественные компании развивать собственное производство?
«Российские предприятия способны производить ветроэлектрические установки (ВЭУ) различной мощности, хотя ряд комплектующих в первое время придется закупать за рубежом, к примеру, лопасти, управляющие механизмы, специальные подшипники и т.п.», — считает Вениамин Нырковский, к.т.н., директор ООО «НПП «Радуга-15» (дочернее общество ОАО «ГосМКБ «Радуга» им. А.Я. Березняка», г. Дубна Московской обл.) — предприятия, шесть лет назад приостановившего выпуск ветрогенераторов из-за отсутствия платежеспособного спроса.
«Зарубежный ветроэнергетический рынок сегодня наиболее развит, и игроки на нем в Европе и Америке имеют не только технологическое, но и компетенционное превосходство, — считает И. Брызгунов. — Но развитие российского рынка невозможно без активного участия отечественных производителей энергомашиностроительного комплекса, а импорт оборудования на начальной стадии развития — логичная практика».
 
Белка исследует новый объект (фото ООО «ГРЦ-Вертикаль»)
 
Далеки от оптимизма
Когда мы говорим о ветроэнергетике, по сути дела речь идет о двух разных рынках — большом и малом. Ветропарки как системы производства электроэнергии для передачи энергии в сети включены в инфраструктуру «большой» энергетики. Мощность оборудования в этом сегменте составляет от единиц до нескольких десятков и сотен тысяч киловатт. Малая же ветроэнергетика служит для локального электроснабжения отдельных потребителей мощностью от единиц до сотни киловатт.
Поскольку малые ВЭУ не передают электроэнергию в сеть, им не нужна государственная поддержка, а, значит, от законодательства они, на первый взгляд, не зависят. Не случайно сегмент малой ветроэнергетики в нашей стране развит лучше. Однако есть и другая сторона медали: поддержка традиционной энергетики за счет субсидирования тарифов для населения изначально ставит ветрогенерацию в неравные условия и тормозит ее развитие. Одним словом, рынок малых ВЭУ тоже нельзя назвать сложившимся. И хотя бизнес работает в этом секторе уже не первый год, о процветании речь не идет.
«Мы с 1990-х гг. выпускаем ВЭУ собственной разработки мощностью 5-30 кВт, — говорит Виктор Королев, генеральный директор компании «ЭкоРотор» (г. Самара). — Какие перспективы у ВЭУ в России? Да практически никаких. И дело не в том, что ветры слабые, ветра хватит. Дело в политике. По себе ощущаем — в последние годы бизнес сходит на нет. Раньше ветряки лучше брали. Понятно, что европейским производителям мы не конкуренты. По технологиям они ушли далеко вперед, особенно немцы».
 
Ветро-солнечная установка для освещения территории
(фото ООО «ГРЦ-Вертикаль»)
 
«Пока не будет спроса на рынке, не будет и отечественного производства, — убежден и Александр Колесников, генеральный директор ООО «Ветровые турбины» (г. Оренбург), выпускающего ВЭУ до 100 кВ. — Все упирается в экономику. На Западе ветроиндустрия прошла эволюционный путь. То, что достигнуто, складывалось годами, огромным опытом эксплуатации. Мы видим результат. Считаю, что для России единственный путь – купить завод по производству ветрогенераторов. Именно завод, а не технологию. Сегодня же у нас в стране даже нет специалистов по монтажу ВЭУ, если говорить о турбинах до 300 кВт».
У некоторых крайне пессимистичный взгляд на развитие отечественного производства ветрогенераторов, увы, сложился на основе жизненного опыта: «Наша компания приняла решение расстаться с отечественным «производителем», выпускающим ветрогенераторы под наш и еще несколько российских брендов, — делится Александр Лисин, директор ООО «Энердживинд» (г. Смоленск). — Вот некоторые цифры: количество возвратов ветрогенераторов по причине неработоспособности «сразу» — более 20%. Фактически ни один из его продуктов не выживает даже и гарантийного срока — 12 месяцев, а многие катаются в гарантийный ремонт по нескольку раз, в том числе и по причине некачественного первого ремонта. Ставка делается на то, что потребителю просто убыточно катать ВЭУ за свой счёт через всю страну, и он отказывается от дальнейших мытарств, поняв, что его обманули на несколько сот тысяч рублей.
Но самым вопиющем случаем, после которого и было принято решение заменить отечественную продукцию на импортные аналоги, было то, что в одной из поставок под слоем краски и шпатлёвки на «хвостовой» трубе генератора был обнаружен лейкопластырь, которым была заклеена дырка в ржавой трубе. Мой приезд на «производство» показал, что практически все детали конструкции ветрогенераторов изготавливаются из бывших в употреблении водопроводных и канализационных труб».
Таких «химер» порождает неразвитый рынок. Очевидно, что становление отрасли будет способствовать и развитию здоровой конкуренции, и повышению грамотности потребителей, которой сегодня, по мнению Валерия Васильева, производителя ветрогенераторов «Сапсан 1» и «Сапсан 5» (1 и 5 кВт) из Москвы, явно не хватает. «В системах автономного электроснабжения главное — не продукт, а умение им пользоваться, — говорит он. — Люди не видят разницы между сетевыми и автономными ВЭУ, не учитывают среднюю скорость ветра в конкретной местности. В результате нередко покупают не генератор энергии, а бесполезную игрушку».
 
Ветрогенератор мощностью 15 кВт (фото ООО «Ветровые турбины»)
 
Найти свою ВЭУ
Чтобы не пополнить ряды тех, чьи надежды покупка ветряка не оправдала, познакомимся с некоторыми рекомендациями производителей установок малой ветроэнергетики. 
Во-первых, нужно оценить среднегодовую скорость ветра в конкретной местности, причем по результатам многолетних наблюдений. Существуют карты, отражающие ветропотенциал различных регионов, и оборудование для ветромониторинга. Дело в том, что вырабатываемая ВЭУ мощность пропорциональна кубу скорости воздушного потока. Номинальную мощность, указанную в паспорте, ветростанция будет вырабатывать только при ветре определенной скорости. К примеру, ВЭУ 30 кВт производства «ЭкоРотор» при 4 м/с выдает 40% мощности, при 5-6 м/с – 70%, при 8-9 м/с - более 90%. Если же средняя скорость ветра в вашем регионе 3 м/с, то может получиться, что вы запитаете от энергии ветра не целый коттедж, как рассчитывали, а одну диодную лампочку.
Кроме того, надо поинтересоваться, какая стартовая скорость ветра необходима, чтобы запустить ветряк. У разных производителей она различна (чаще всего от 1 до 5 м/с).
Специалисты сходятся во мнении, что в средней полосе России у ветроэлектростанций не слишком высокий потенциал, но зато на морских побережьях он очень велик.
Надо помнить и о том, что даже в ветреных зонах неизбежны штили. Это означает, что ветрогенератор в любом случае не может быть единственным источником электроэнергии. Не случайно наиболее популярны ветро-солнечные и ветро-дизельные электростанции.
Экономическая целесообразность установки ветряка зависит еще от нескольких факторов. Для частных потребителей, у которых нет проблем с централизованным электроснабжением, ветрогенератор не имеет никакого смысла, поскольку для населения действует субсидируемый тариф на электроэнергию. «Для промышленных предприятий, которым кВт·ч обходится дороже, применение недорогого сетевого ветрогенератора уже может быть интересно с целью компенсации затрат на электроэнергию, — считает А. Колесников. — А вот в труднодоступных местах, на Дальнем Востоке и Севере, применение ВЭУ оправдано и для частных потребителей, потому что в отдаленных поселках 1 кВт·ч электроэнергии, вырабатываемый дизельным генератором, обходится в 30 рублей, а то и дороже».
 
Монтаж ВЭУ «Радуга-R10-16» (фото ООО «НПП «Радуга-15»)
 
При выборе ветрогенератора нужно определиться, какой вам больше подойдет — сетевой или автономный. Автономный оснащен аккумуляторами для накопления выработанной энергии, а сетевой передает ее непосредственно в сеть, соответственно пользоваться им можно только тогда, когда дует ветер. Такой генератор проще, дешевле, но будет обеспечивать невысокий коэффициент замещения, то есть и после его установки рассчитывать нужно, главным образом, на сеть.
Гнаться при выборе ВЭУ за максимально высоким коэффициентом мощности или коэффициентом использования энергии ветра, по мнению большинства экспертов, не стоит. Повышение эффективности на несколько процентов не даст ощутимого эффекта. К тому же надо понимать, что на практике на эти коэффициенты влияет слишком много параметров, которые очень сложно учесть (вплоть до налипших на лопасти насекомых, меняющих шероховатость поверхности). Гораздо лучше подумать о надежности конструкции ВЭУ, удобстве ее установки и обслуживания.
 
По горизонтали или по вертикали?
С точки зрения конструкции, ВЭУ делятся на две большие категории — с горизонтальной и вертикальной осью вращения. 
«Плюсы и минусы есть у обоих типов ветровых турбин, — считает А. Колесников. — Но если учесть, что развитие ветроэнергетики в мире прежде всего эволюционное, то явный победитель — ветрогенератор с горизонтальной осью и трехлопастным ротором. Основные минусы ветрогенератора с вертикальной осью — низкое расположение ротора над поверхностью и его большая масса, а плюс в том, что нет необходимости установки на ветер».
«В мире доминирует тип ВЭУ с горизонтальной осью вращения, в большинстве своем с 3-лопастным ветроколесом, — рассказывает В. Нырковский. — Такая конструкция установок в настоящее время признана классической и выигрывает в подавляющем числе случаев по ключевому параметру «стоимость-эффективность». Разумеется, можно предположить нишу, где эффективней будет установка с вертикальной осью, но она составит малую долю рынка».
Другую точку зрения отстаивает Евгений Соломин, к.т.н., генеральный директор ООО «ГРЦ-Вертикаль» (г. Челябинск), доцент кафедры «Электротехника и возобновляемые источники энергии» Южно-Уральского государственного университета. Как поясняет эксперт, вертикально-осевые ВЭУ нечувствительны к направлению ветра, не требуют поворотных устройств и систем ориентации, поэтому конструктивно значительно проще. Это не только делает их более доступными для развивающихся с точки зрения технологий стран, но и более надежными. Вертикально-осевые ВЭУ мощностью менее 10 кВт могут работать при более сильных ветрах, чем горизонтально-осевые при условии наличия аэродинамической стабилизации.
 
Инвертор «Штиль» для ВЭУ (фото ООО «ГРЦ-Вертикаль»)
 
«Проведенные экспериментальные исследования показали, что коэффициенты использования энергии ветра обоих типов ВЭУ близки, — говорит Е. Соломин. — Не все очевидно и с самозапуском. Ветроколесо пропеллерного типа самостоятельно запускается, только когда оно с определенной точностью направлено на ветер. При боковом же ветре для разворота гондолы необходим внешний источник энергии. И наоборот, разработаны вертикально-осевые роторы, которые самостоятельно запускаются при скорости ветра 1-2 м/с. Ометаемая поверхность горизонтально-осевых установок определяется площадью круга, образуемого вращающимися концами лопастей. Для вертикально-осевой ВЭУ эта поверхность определяется как площадь прямоугольника со сторонами, равными длине лопасти и диаметру ветротурбины. Понятно, что ометаемая поверхность вертикально-осевой ВЭУ более эффективна, так как прямоугольная поверхность может изменяться не только за счет изменения длины лопастей, но и за счет диаметра их вращения. Перспективу имеют оба типа ветроэнергетических установок, и потребителю остается лишь выбирать из множества вариантов наиболее приемлемый для него».
 
В сборочном цехе ООО «ГРЦ-Вертикаль»
 
«Перспективность того или иного типа ветрогенератора зависит от того, для каких целей он предназначен, — считает И. Брызгунов. — Если мы решаем проблему энергоснабжения сверхмалых потребителей — приборов наблюдения, навигации и прочее, то это ветрогенераторы с вертикальной осью и несколькими лопастями. Если мы решаем проблему энергоснабжения фермерского хозяйства и подобных малых потребителей — это ветрогенераторы с горизонтальной осью и тремя лопастями, без регулирования угла атаки. В больших ветроэнергетических системах сегодня в 99% случаев преобладают ветрогенераторы мощностью 2-3 МВт с горизонтальной осью, тремя лопастями и регулированием угла атаки».
И все же на сегодняшний день в отечественных реалиях куда более актуальным остается вопрос не определения оптимальной модели ветрогенератора, а изменений в нормативно-правовой базе, дающих ветроэнергетике право на жизнь. Иначе ее уделом так и останется приверженность энтузиастов, приостановленное производство и нереализованные на практике проекты.